大氣細(xì)顆粒物對(duì)機(jī)體呼吸系統(tǒng)的影響（綜述）

徐 艷 夏修文 丁維俊

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大氣污染引發(fā)的健康問題越來(lái)越嚴(yán)重。在《2010年全球疾病負(fù)擔(dān)評(píng)估》報(bào)告[1]中指出，大氣污染是全世界范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的第九大危險(xiǎn)因素，是我國(guó)引發(fā)過(guò)早死亡的第四大風(fēng)險(xiǎn)因素，排在“飲食結(jié)構(gòu)不合理”“高血壓”“吸煙”之后。細(xì)顆粒物（fine particulate matter，PM2.5）是最重要的大氣特征污染物[2]，它是WHO在2006年的“全球空氣質(zhì)量指導(dǎo)值”中新增加的大氣污染特征指標(biāo)。與較粗顆粒物（PM10）相比，PM2.5由于粒徑小、數(shù)量多、活性強(qiáng)、比表面積大、沉降速度慢、傳播距離遠(yuǎn)、吸附能力強(qiáng)，可為一些化學(xué)物質(zhì)、細(xì)菌、病毒提供載體[3]。因此，PM2.5對(duì)人體的危害更為嚴(yán)重。本文就PM2.5的化學(xué)組成及進(jìn)入肺泡后對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響作一綜述。

1 PM2.5的主要組成

研究表明[4]，PM2.5的主要組成包括無(wú)機(jī)成分如水溶性無(wú)機(jī)離子、元素碳、金屬元素及有機(jī)成分如多環(huán)芳烴，其它成分如細(xì)菌、病毒、花粉等。水溶性無(wú)機(jī)離子的主要潛在來(lái)源是化石燃料燃燒、交通排放、土壤灰塵、城市建筑、海鹽等。元素碳主要來(lái)自含炭物質(zhì)不完全燃燒或直接排放。調(diào)查發(fā)現(xiàn)[5～6]，Pb、As 等金屬元素更容易在PM2.5中聚集且 Ni 、Cr對(duì)人體還具有一定的致癌作用。

2 PM2.5對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響

流行病學(xué)研究報(bào)道[7]，環(huán)境PM2.5濃度的上升將導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病就診門診量明顯增加。Yang WS 等[8]的一項(xiàng)隊(duì)列研究分析表明PM2.5濃度每增加10 μg/m3，肺癌發(fā)生率或病死率的風(fēng)險(xiǎn)將增加7.23%。

2.1 PM2.5對(duì)肺的危害 PM2.5被吸入后可發(fā)生沉積，主要沉積在肺部支氣管和細(xì)支氣管及肺泡，降低支氣管通氣功能，從而影響肺泡的換氣功能。長(zhǎng)期暴露PM2.5可導(dǎo)致肺功能FEVl及FVC的快速下降[9]，PM2.5濃度每增加10 μg/m3，F(xiàn)EVl降低26 mL，F(xiàn)VC降低28 mL[10]。機(jī)體對(duì)吸入的大部分PM2.5可通過(guò)分布在肺間質(zhì)內(nèi)的巨噬細(xì)胞吞噬并清除。但此吞噬具有兩面性：雖然一方面限制了PM2.5在體內(nèi)的擴(kuò)散，促進(jìn)某些有害成分的滅活；但另一方面過(guò)量PM2.5可引起巨噬細(xì)胞損傷、死亡、存活率下降。羅斌等[11]研究證實(shí)，大氣PM2.5會(huì)對(duì)大鼠肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用，使其吞噬功能降低，且PM2.5濃度越高時(shí)毒性作用越強(qiáng)。有文獻(xiàn)報(bào)道[12～13]，PM2.5可引起吞噬細(xì)胞的過(guò)度吞噬，從而激發(fā)細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，使體內(nèi)氧化—抗氧化的平衡系統(tǒng)失調(diào)，引起引起細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化損傷和發(fā)生凋亡。雷豐豐等[14]從另一方面證實(shí)PM2.5可加重大鼠暴露沙塵PM2.5中的肺部纖維化，叢魯紅等[15]也通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，吸入高濃度PM2.5可引起大鼠肺中炎癥因子和纖維化指標(biāo)濃度增高，導(dǎo)致大鼠急性肺損傷和肺纖維化。

2.2 PM2.5對(duì)肺損傷的機(jī)制 PM2.5對(duì)呼吸系統(tǒng)的損傷主要有兩種機(jī)制：一是免疫炎癥反應(yīng)，二是氧化應(yīng)激反應(yīng)。

2.2.1 免疫炎癥反應(yīng) 巨噬細(xì)胞是機(jī)體重要的固有免疫細(xì)胞，在外來(lái)異物刺激下可被迅速活化，并分化為不同功能亞群。經(jīng)典激活的M1型巨噬細(xì)胞，又叫促炎細(xì)胞，具有強(qiáng)大的吞噬殺菌功能，主要分泌IL-6、IL-8、TNF-a等促炎細(xì)胞因子；經(jīng)旁路激活的M2型巨噬細(xì)胞，又叫抑炎細(xì)胞，具有抑制炎癥，調(diào)節(jié)免疫平衡的功能[16]。Hiraiwa K等[17]研究認(rèn)為PM2.5可能會(huì)導(dǎo)致M1型肺泡巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化生成增多，進(jìn)而釋放出更多的IL-6、TNF-a炎性因子，促進(jìn)機(jī)體炎癥反應(yīng)發(fā)生，從而對(duì)機(jī)體造成損傷。

2.2.2 氧化應(yīng)激反應(yīng) 吞噬細(xì)胞的過(guò)度吞噬使氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇，從而刺激肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)多氧自由基，讓氧化系統(tǒng)-抗氧化系統(tǒng)失去平衡，從而損害細(xì)胞生物膜脂質(zhì)、DNA與蛋白質(zhì)及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等。有報(bào)道表明[18]，PM2.5作為外來(lái)物質(zhì)，通過(guò)呼吸道進(jìn)入機(jī)體后能激發(fā)定居在肺支氣管及肺泡里的吞噬細(xì)胞發(fā)生吞噬，吞噬后的巨噬細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生大量活性氧（ROS）和活性氮物質(zhì)（NOS）來(lái)清除PM2.5，ROS和NOS是強(qiáng)氧化物，在清除PM2.5的同時(shí)造成了細(xì)胞膜的氧化應(yīng)激損傷，從而引起機(jī)體氧化與抗氧化防御系統(tǒng)平衡失調(diào)，引發(fā)相關(guān)疾病。Saffari A等[19]研究也證實(shí)了PM2.5的在相同的實(shí)驗(yàn)背景下，有明顯促進(jìn)大鼠肺泡中的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量ROS的作用。Oh S M 等[20]用PM2.5的有機(jī)提取物對(duì)人支氣管上皮細(xì)胞做了毒性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PM2.5提取物可導(dǎo)致人支氣管上皮細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)而產(chǎn)生炎癥損傷。由此可見，PM2.5及其吸附的金屬元素可作為支氣管及肺泡壁上皮細(xì)胞膜上的超氧化成分，激活巨噬細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)而產(chǎn)生大量活性氧、活性氮等，這些活性氧、活性氮又可作為自由基而加重細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，所以當(dāng)機(jī)體的抗氧化能力下降或清除不夠及時(shí)，就會(huì)引發(fā)機(jī)體氧化—抗氧化系統(tǒng)功能失調(diào)，造成肺支氣管上皮細(xì)胞及肺泡細(xì)胞的活力下降，進(jìn)而細(xì)胞膜受到損傷及破壞[21]。另外，PM2.5不但可以作為細(xì)菌、病毒等病原微生物的載體而引起人類呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病及傳染病的發(fā)生，而且可搭載一些氣體（如NO2、SO2）等污染物進(jìn)入肺的深部，加重對(duì)肺的損傷。

3 總結(jié)與展望

呼吸道是PM2.5進(jìn)入機(jī)體的唯一通道，而大氣中PM2.5也是客觀存在的，它不會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而自行消失，相反它是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城主加快工業(yè)化的必然產(chǎn)物。PM2.5對(duì)健康的損傷是多方面的，不僅僅是呼吸系統(tǒng)，其它系統(tǒng)受到的損傷也在陸續(xù)報(bào)導(dǎo)。我們面對(duì)呼吸系統(tǒng)對(duì)PM2.5的長(zhǎng)驅(qū)直入、無(wú)能為力才是最擔(dān)心而又必須而對(duì)的。目前我國(guó)的研究多集中在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面，未來(lái)關(guān)于PM2.5對(duì)人體健康影響的研究應(yīng)從多方面入手，既狠抓環(huán)境治理、工業(yè)生產(chǎn)排放達(dá)標(biāo)，又發(fā)揮中醫(yī)藥防霧霾、提高免疫力等優(yōu)勢(shì)。不但要研究PM2.5對(duì)人體健康影響的機(jī)制，而且要探討如何避免機(jī)體發(fā)生各種不良影響，為提高機(jī)體的生命質(zhì)量而努力奮斗。

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